JP2019163804A - Tank pressure control system - Google Patents

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Shinya Yuasa
伸哉 湯浅
真理 岡安
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Abstract

To suppress and control pressure rise by a boil-off gas generated in a tank with a constitution of low costs.SOLUTION: A tank pressure control system is provided with a free flow gas supply line 36 for supplying a boil-off gas generated in a tank of a liquefied gas storage tank 12 for storing a liquefied gas, to a gas combustion device 38 by free flow, and a liquefied gas supercooling device 30 for supercooling the liquefied gas pumped up by a liquid pump 14 from the liquefied gas storage tank 12. Further a spray device 32 is disposed to spray the liquefied gas supercooled in the liquefied gas supercooling device 30 to the liquefied gas storage tank 12.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、液化ガス貯蔵タンク内で発生するナチュラルボイルオフガスによるタンク内圧力を調整するためのシステムに関する。   The present invention relates to a system for adjusting a tank internal pressure by natural boil-off gas generated in a liquefied gas storage tank.

液化ガス運搬船や液化ガスを燃料とする船舶では、液化ガス貯蔵タンク内への入熱によりボイルオフガス（ＢＯＧ）が発生し、液化ガス貯蔵タンク内の圧力が上昇する。そのため、タンク内の圧力上昇を抑制するために、タンク内に溜まるボイルオフガスをガス焚き可能な発電機や２元燃料焚きボイラの燃料として、あるいはガス焼却装置（ＧＣＵ）で焼却処理する方法や、ボイルオフガスを再液化して液化ガス貯蔵タンク内へと戻す方法なども知られている（特許文献１）。一方、タンク内の液化ガスをポンプで汲み上げ、過冷した後、上部ヘッダーからスプレー散布することでタンク内のボイルオフガスを冷却・凝縮させてタンク内圧力上昇を抑制するシステムが知られている（特許文献２）。   In a liquefied gas carrier ship or a ship using liquefied gas as fuel, boil-off gas (BOG) is generated by heat input into the liquefied gas storage tank, and the pressure in the liquefied gas storage tank rises. Therefore, in order to suppress an increase in pressure in the tank, a method of incineration with a generator or a dual fuel-fired boiler that can boil off the boil-off gas accumulated in the tank, or with a gas incinerator (GCU), A method of re-liquefying the boil-off gas and returning it to the liquefied gas storage tank is also known (Patent Document 1). On the other hand, a system is known in which the liquefied gas in the tank is pumped up, supercooled, and sprayed from the upper header to spray and cool the boil-off gas in the tank to condense the pressure increase in the tank ( Patent Document 2).

特開２０１５−０７４４１８号公報Japanese Patent Laying-Open No. 2015-074418 特表２００７−５０４４１４号公報Special table 2007-504414

しかし、特許文献１の構成では、何れもガスコンプレッサが必要となる。また、特許文献２の構成では、ガスコンプレッサを用いることなくタンク圧力を制御できるが、液化ガス貯蔵タンクの圧力制御システムとして冗長性を保つには、液化ガスを過冷するための装置を複数台設けるか、ガスコンプレッサを用いた別の処理方法を並行して設ける必要がある。これらのことから、特許文献１、２等の従来の構成では、コストが嵩むことなり、メンテナンス費用も増大する。   However, any of the configurations of Patent Document 1 requires a gas compressor. In the configuration of Patent Document 2, the tank pressure can be controlled without using a gas compressor. However, in order to maintain redundancy as a pressure control system for a liquefied gas storage tank, a plurality of devices for supercooling the liquefied gas are provided. It is necessary to provide in parallel or another processing method using a gas compressor. For these reasons, the conventional configurations such as Patent Documents 1 and 2 increase the cost and increase the maintenance cost.

本発明は、タンク内で発生するボイルオフガスによる圧力上昇を低コストな構成で抑制制御することを目的としている。   An object of the present invention is to suppress and control a pressure increase due to boil-off gas generated in a tank with a low-cost configuration.

本発明のタンク圧制御システムは、液化ガスを貯蔵するタンクと、タンク内で発生するボイルオフガスをガス焼却装置へフリーフローで供給するためのフリーフローガス供給手段と、タンクから汲み上げた液化ガスを過冷却する液化ガス過冷却装置と、過冷却された液化ガスを前記タンク内に戻す液化ガス噴霧手段とを備えることを特徴としている。   The tank pressure control system of the present invention includes a tank for storing liquefied gas, free flow gas supply means for supplying boil-off gas generated in the tank to the gas incinerator by free flow, and liquefied gas pumped from the tank. A liquefied gas supercooling device for supercooling and a liquefied gas spraying means for returning the supercooled liquefied gas into the tank are provided.

また、液化ガス過冷却装置の容量は、例えば液化ガス貯蔵タンクで発生するボイルオフガスにより上昇する圧力を抑制するのに必要な最小限の容量に設定される。また、タンク圧制御システムは、過冷却された液化ガスをタンク内に全て噴霧する構成でもよく、あるいは過冷却された液化ガスの一部をタンク内に噴霧するとともに、一部をタンク内の液相内に戻す構成でもよい。また、過冷却された液化ガスの全てをタンク内の液相内に戻す構成でもよい。   Moreover, the capacity | capacitance of a liquefied gas supercooling apparatus is set to the minimum capacity | capacitance required in order to suppress the pressure which raises with the boil-off gas generated, for example in a liquefied gas storage tank. In addition, the tank pressure control system may be configured to spray all of the supercooled liquefied gas into the tank, or spray a part of the supercooled liquefied gas into the tank, and partially spray the liquid in the tank. The structure which returns in the phase may be sufficient. Moreover, the structure which returns all the supercooled liquefied gas in the liquid phase in a tank may be sufficient.

本発明の船舶は、上記タンク圧制御システムの何れかを備えたことを特徴としている。   The ship of the present invention includes any one of the above tank pressure control systems.

本発明によれば、タンク内で発生するボイルオフガスによる圧力上昇を低コストな構成で抑制制御することができる。   According to the present invention, the pressure increase due to the boil-off gas generated in the tank can be suppressed and controlled with a low-cost configuration.

本発明の第１実施形態のタンク圧制御システムの構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the tank pressure control system of 1st Embodiment of this invention. 本発明の第２実施形態のタンク圧制御システムの構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the tank pressure control system of 2nd Embodiment of this invention.

以下、本発明の実施形態について添付図面を参照して説明する。
図１は、本発明の第１実施形態である船舶に設けられるタンク圧制御システムの構成を示すブロック図である。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a tank pressure control system provided in a ship according to the first embodiment of the present invention.

第１実施形態のタンク圧制御システム１０は、例えばＬＮＧなどの液化ガスを燃料あるいは貨物として貯蔵する液化ガス貯蔵タンク１２を備える船舶に設けられる。液化ガス貯蔵タンク１２の底面近くには、各々タンク内の液化ガスを汲み上げる液ポンプ１４が設けられる。液ポンプ１４において各々汲み上げられた液化ガスは、液化ガス供給ライン１６へと送られ、例えば２元燃料焚きディーゼルエンジンを用いたガス焚き可能な主機関１８や発電機エンジン（ＤＦ ＧＥ）２０、２元燃料焚きボイラ（ＤＦ ＢＬＲ）２２へ供給される。なお、液化ガス供給ライン１６に送られた液化ガスは、高圧液ポンプ２４で加圧後、ヒータ（ＨＴＲ）２６で加熱されて主機関１８へと供給され、発電機エンジン２０および２元燃料焚きボイラ２２には、燃料ガス気化器（Ｆ／Ｖ）２８を通して強制気化された後に供給される。   The tank pressure control system 10 according to the first embodiment is provided in a ship including a liquefied gas storage tank 12 that stores liquefied gas such as LNG as fuel or cargo. Near the bottom surface of the liquefied gas storage tank 12, a liquid pump 14 for pumping up the liquefied gas in each tank is provided. The liquefied gas pumped up by the liquid pump 14 is sent to the liquefied gas supply line 16, for example, a main engine 18 that can be gas-fired using a dual fuel-fired diesel engine, or a generator engine (DF GE) 20, 2. The fuel is supplied to the original fuel-fired boiler (DF BLR) 22. The liquefied gas sent to the liquefied gas supply line 16 is pressurized by the high-pressure liquid pump 24, heated by the heater (HTR) 26 and supplied to the main engine 18, and the generator engine 20 and the dual fuel are burned. The boiler 22 is supplied after being forced to vaporize through a fuel gas vaporizer (F / V) 28.

液化ガス供給ライン１６に供給された液化ガスは、分岐管２９を通して液化ガスの過冷却を行う１台の液化ガス過冷却装置３０に送液可能であり、液化ガス過冷却装置３０で過冷却された液化ガスは、液化ガス貯蔵タンク１２へ各々戻すことが可能である。液化ガス貯蔵タンク１２へ戻された液化ガスは、各液化ガス貯蔵タンク１２の上方（液面よりも上）に設けられた噴霧装置３２からタンク内へと噴霧される。なお、液化ガス過冷却装置３０から各液化ガス貯蔵タンク１２への液化ガスの供給量は、各々弁３４によって制御され、各タンクの温度が均一になる（ＢＯＧ発生量が均一になる）ように制御される。   The liquefied gas supplied to the liquefied gas supply line 16 can be sent to one liquefied gas supercooling device 30 that performs supercooling of the liquefied gas through the branch pipe 29, and is supercooled by the liquefied gas subcooling device 30. The liquefied gas can be returned to the liquefied gas storage tank 12 respectively. The liquefied gas returned to the liquefied gas storage tank 12 is sprayed into the tank from a spraying device 32 provided above each liquefied gas storage tank 12 (above the liquid level). The supply amount of the liquefied gas from the liquefied gas supercooling device 30 to each liquefied gas storage tank 12 is controlled by the valve 34 so that the temperature of each tank becomes uniform (the BOG generation amount becomes uniform). Be controlled.

また、液化ガス貯蔵タンク１２の上方には、入熱によりタンク１２内で発生するボイルオフガス（ＢＯＧ）を抽出するためのフリーフローガス供給ライン３６が接続される。フリーフローガス供給ライン３６へ送られたボイルオフガスは、フリーフローで運転可能なガス燃焼装置（ＧＣＵ）３８へ送られ焼却可能である。フリーフローガス供給ラインはガス圧縮機を用いずに、液化ガス貯蔵タンク内の圧力で燃料ガスをガス燃焼装置（ＧＣＵ）に送るラインのことである。   A free flow gas supply line 36 for extracting boil-off gas (BOG) generated in the tank 12 by heat input is connected above the liquefied gas storage tank 12. The boil-off gas sent to the free flow gas supply line 36 is sent to a gas combustion unit (GCU) 38 that can be operated in free flow and can be incinerated. A free flow gas supply line is a line which sends fuel gas to a gas combustion unit (GCU) at a pressure in a liquefied gas storage tank without using a gas compressor.

本実施形態では、ボイルオフガスの発生による圧力上昇を抑える必要があるときには、液化ガス過冷却装置３０を通して液化ガスを液化ガス貯蔵タンク１２内へスプレーし、ボイルオフガスの発生を抑え、圧力の上昇を抑える（または低下させる）。また液化ガス過冷却装置３０が故障するなどして使用できない場合には、フリーフローガス供給ライン３６を通して余剰ボイルオフガスをガス燃焼装置３８に供給し、焼却処分する。   In the present embodiment, when it is necessary to suppress an increase in pressure due to the generation of boil-off gas, the liquefied gas is sprayed into the liquefied gas storage tank 12 through the liquefied gas supercooling device 30 to suppress the generation of boil-off gas and increase the pressure. Suppress (or reduce). If the liquefied gas supercooling device 30 fails and cannot be used, surplus boil-off gas is supplied to the gas combustion device 38 through the free flow gas supply line 36 and incinerated.

以上のように本実施形態によれば、予備の液化ガス過冷却装置や、ガスコンプレッサを用いたボイルオフガスの別の処理方法を設けることなく、液化ガス過冷却装置に冗長性を持たせることができる。そのため液化ガス貯蔵タンクで発生するボイルオフガスにより上昇する圧力を抑制するのに必要な最小限の容量の液化ガス過冷却装置のみを設置すればよいので、初期コストおよびメンテナンスコストを抑えることができる。   As described above, according to the present embodiment, it is possible to provide redundancy to the liquefied gas supercooling device without providing a spare liquefied gas supercooling device or another boil-off gas processing method using a gas compressor. it can. Therefore, it is only necessary to install a liquefied gas supercooling device having a minimum capacity necessary for suppressing the pressure rising due to the boil-off gas generated in the liquefied gas storage tank, so that initial costs and maintenance costs can be suppressed.

図２は、第２実施形態のタンク圧制御システムの構成を示すブロック図である。第１実施形態では、主機関１８や発電機エンジン（ＤＦ ＧＥ）２０、２元燃料焚きボイラ（ＤＦ ＢＬＲ）２２へ液化ガスを供給する液化ガス供給ライン１６からの分岐管２９を通して液化ガス過冷却装置３０へ液化ガスを供給していたが、第２実施形態では、液化ガス過冷却装置３０を通してタンク内にスプレーする液化ガスの循環ラインを液化ガス供給ライン１６から独立して設ける。なお、その他の構成に関しては第１実施形態と同様であり、同様の構成に関しては同一参照符号を用いその一部の説明を省略する。   FIG. 2 is a block diagram showing the configuration of the tank pressure control system of the second embodiment. In the first embodiment, the liquefied gas is supercooled through the branch pipe 29 from the liquefied gas supply line 16 that supplies the liquefied gas to the main engine 18, the generator engine (DF GE) 20, and the dual fuel-fired boiler (DF BLR) 22. In the second embodiment, a liquefied gas circulation line sprayed into the tank through the liquefied gas supercooling device 30 is provided independently from the liquefied gas supply line 16. The other configurations are the same as those of the first embodiment, and the same reference numerals are used for the same configurations and the description thereof is partially omitted.

第２実施形態のタンク圧制御システム４０では、各液化ガス貯蔵タンク１２に設けられた液ポンプ１４で汲み上げられる液化ガスを液化ガス供給ライン１６、高圧液ポンプ２４、ヒータ（ＨＴＲ）２６を通して主機関１８へ供給するとともに、液化ガスを液化ガス供給ライン１６、燃料ガス気化器（Ｆ／Ｖ）２８を通して発電機エンジン２０および２元燃料焚きボイラ２２へと供給する。また、各液化ガス貯蔵タンク１２に連通されるフリーフローガス供給ライン３６を通してタンク内の余剰ボイルオフガスをガス燃焼装置３８に供給し、焼却処分可能である。   In the tank pressure control system 40 of the second embodiment, the liquefied gas pumped up by the liquid pump 14 provided in each liquefied gas storage tank 12 is passed through the liquefied gas supply line 16, the high-pressure liquid pump 24, and the heater (HTR) 26. 18 and the liquefied gas is supplied to the generator engine 20 and the dual fuel-fired boiler 22 through the liquefied gas supply line 16 and the fuel gas vaporizer (F / V) 28. Further, surplus boil-off gas in the tank is supplied to the gas combustion device 38 through a free flow gas supply line 36 communicated with each liquefied gas storage tank 12 and can be incinerated.

更に第２実施形態のタンク圧制御システム４０では、液化ガス貯蔵タンク１２の底面近くに各々タンク内の液化ガスを汲み上げる液ポンプ４２が設けられる。各液ポンプ４２で汲み上げられる液化ガスは、過冷却ライン４４を通して液化ガス過冷却装置３０へと送られる。液化ガス過冷却装置３０で過冷却された液化ガスは、液化ガス貯蔵タンク１２に設けられた噴霧装置３２からタンク内へと噴霧され、各液化ガス貯蔵タンク１２への液化ガスの供給量は、各々弁３４によって制御され、各タンクの温度が均一になる（ＢＯＧ発生量が均一になる）ように制御される。   Furthermore, in the tank pressure control system 40 of the second embodiment, a liquid pump 42 that pumps up the liquefied gas in each tank is provided near the bottom surface of the liquefied gas storage tank 12. The liquefied gas pumped up by each liquid pump 42 is sent to the liquefied gas supercooling device 30 through the supercooling line 44. The liquefied gas supercooled by the liquefied gas supercooling device 30 is sprayed into the tank from the spraying device 32 provided in the liquefied gas storage tank 12, and the supply amount of the liquefied gas to each liquefied gas storage tank 12 is as follows. Each of the tanks is controlled by a valve 34 so that the temperature of each tank is uniform (the BOG generation amount is uniform).

以上のように第２実施形態の構成においても、第１実施形態と同様の効果が得られる。   As described above, also in the configuration of the second embodiment, the same effect as that of the first embodiment can be obtained.

第１実施形態および第２実施形態では、燃料ガスの供給圧力が２００ｂａｒから４２０ｂａｒである２元燃料焚きディーゼルエンジンを用いたガス焚き可能な主機関を採用し、主機関への燃料ガスの供給は液化ガス貯蔵タンク内の液ポンプと高圧液ポンプによって、主機関の必要となる燃料ガス供給圧まで昇圧したが、低圧ガス燃焼方式の主機関を搭載した場合には、高圧液ポンプ２４は省略し、液化ガス貯蔵タンク内の液ポンプのみで昇圧して、主機関に燃料ガスを供給してもよい。   In the first embodiment and the second embodiment, a main engine capable of gas burning using a dual fuel-fired diesel engine having a fuel gas supply pressure of 200 bar to 420 bar is adopted, and fuel gas is supplied to the main engine. The fuel pump in the liquefied gas storage tank and the high-pressure liquid pump are used to increase the fuel gas supply pressure required for the main engine. However, when the low-pressure gas combustion type main engine is installed, the high-pressure liquid pump 24 is omitted. Alternatively, the fuel gas may be supplied to the main engine by increasing the pressure only with the liquid pump in the liquefied gas storage tank.

また、第１実施形態および第２実施形態では、過冷却装置で冷却されたＬＮＧを液化ガス貯蔵タンク内の上部に噴霧する構成としたが、配管を通して液化ガス貯蔵タンクの液相内に冷却されたＬＮＧを全て戻す構成としてもよく、また、一部を液化ガス貯蔵タンク内の上部に噴霧し一部（残り）を液化ガス貯蔵タンクの液相内に戻す構成としてもよい。   In the first and second embodiments, the LNG cooled by the supercooling device is sprayed on the upper part of the liquefied gas storage tank. However, the LNG is cooled into the liquid phase of the liquefied gas storage tank through the pipe. Alternatively, the LNG may be entirely returned, or a part thereof may be sprayed on the upper part of the liquefied gas storage tank and a part (the rest) may be returned to the liquid phase of the liquefied gas storage tank.

１０、４０ タンク圧制御システム
１２ 液化ガス貯蔵タンク
１４、４２ 液ポンプ
１６ 液化ガス供給ライン
１８ 主機関
２０ 発電機エンジン
２２ ２元燃料焚きボイラ
２４ 高圧液ポンプ
２６ ヒータ
３０ 液化ガス過冷却装置
３２ 噴霧装置
３４ 弁
３６ フリーフローガス供給ライン
３８ ガス燃焼装置
４４ 過冷却ライン DESCRIPTION OF SYMBOLS 10, 40 Tank pressure control system 12 Liquefied gas storage tank 14, 42 Liquid pump 16 Liquefied gas supply line 18 Main engine 20 Generator engine 22 Dual fuel burning boiler 24 High pressure liquid pump 26 Heater 30 Liquefied gas supercooling device 32 Spraying device 34 Valve 36 Free flow gas supply line 38 Gas combustion device 44 Supercooling line

Claims (6)

液化ガスを貯蔵するタンクと、
前記タンク内で発生するボイルオフガスをガス焼却装置へフリーフローで供給するためのフリーフローガス供給手段と、
前記タンクから汲み上げた液化ガスを過冷却する液化ガス過冷却装置と、
前記過冷却された液化ガスを前記タンク内に戻す液化ガス噴霧手段と
を備えることを特徴とするタンク圧制御システム。 A tank for storing liquefied gas;
Free flow gas supply means for supplying boil-off gas generated in the tank to the gas incinerator with free flow;
A liquefied gas supercooling device for supercooling the liquefied gas pumped from the tank;
A tank pressure control system comprising: a liquefied gas spraying means for returning the supercooled liquefied gas into the tank. 前記液化ガス過冷却装置の容量は、前記液化ガス貯蔵タンクで発生するボイルオフガスにより上昇する圧力を抑制するのに必要な最小限の容量に設定されることを特徴とする請求項１に記載のタンク圧制御システム。   The capacity of the liquefied gas supercooling device is set to a minimum capacity necessary for suppressing a pressure rising due to boil-off gas generated in the liquefied gas storage tank. Tank pressure control system. 前記過冷却された液化ガスの全てを前記タンク内に噴霧することを特徴とする請求項１または請求項２に記載のタンク圧制御システム。   The tank pressure control system according to claim 1 or 2, wherein all of the supercooled liquefied gas is sprayed into the tank. 前記過冷却された液化ガスの一部を前記タンク内に噴霧するとともに、一部を前記タンク内の液相内に戻すことを特徴とする請求項１または請求項２に記載のタンク圧制御システム。   3. The tank pressure control system according to claim 1, wherein a part of the supercooled liquefied gas is sprayed into the tank, and a part thereof is returned to the liquid phase in the tank. . 前記過冷却された液化ガスの全てを前記タンク内の液相内に戻すことを特徴とする請求項１または請求項２に記載のタンク圧制御システム。   3. The tank pressure control system according to claim 1, wherein all of the subcooled liquefied gas is returned to the liquid phase in the tank. 4. 請求項１〜請求項５の何れか一項に記載のタンク圧制御システムを備えることを特徴とする船舶。   A ship comprising the tank pressure control system according to any one of claims 1 to 5.
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